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7.E : Autres mondes - Une introduction au système solaire (exercices)

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    Pour une exploration plus approfondie

    Des articles

    Davidson, K. « Le passage à l'âge adulte de Carl Sagan ». Astronomie. (novembre 1999) : 40. À propos du célèbre vulgarisateur de la science et de la façon dont il a développé son intérêt pour l'astronomie.

    Garget, J. « Micromondes mystérieux ». Astronomie. (juillet 2005) : 32. Petit tour d'horizon d'un certain nombre de lunes du système solaire.

    Hartmann, W. « La grande révision du système solaire ». Astronomie. (août 1998) : 40. L'évolution de nos points de vue au cours des 25 dernières années.

    Kross, J. « Qu'y a-t-il dans un nom ? » Ciel et télescope. (mai 1995) : 28. Comment sont nommés les mondes.

    Rubin, A. « Les secrets des météorites primitives ». Scientifique américain. (février 2013) : 36. Ce que les météorites peuvent nous apprendre sur l'environnement dans lequel le système solaire s'est formé.

    Soter, S. « Qu'est-ce qu'une planète ? » Scientifique américain. (janvier 2007) : 34. La nouvelle définition de l'UAI d'une planète dans notre système solaire et ce qui est arrivé à Pluton en conséquence.

    Talcott, R. « Comment est né le système solaire ». Astronomie. (novembre 2012) : 24. Sur la période de formation du Soleil et des planètes.

    Wood, J. « Forger les planètes : l'origine de notre système solaire ». Ciel et télescope. (janvier 1999) : 36. Bonne vue d'ensemble.

    Sites Web

    Répertoire géographique de la nomenclature planétaire : http://planetarynames.wr.usgs.gov/. Décrit les règles de dénomination des corps et des entités du système solaire.

    Photojournal planétaire : http://photojournal.jpl.nasa.gov/index.html. Ce site de la NASA présente des milliers des meilleures images issues de l'exploration planétaire, avec des légendes détaillées et une excellente indexation. Vous pouvez trouver des images par monde, nom de fonctionnalité ou mission, et les télécharger dans différents formats. Et les images sont libres de droits d'auteur parce que c'est l'argent de vos impôts qui les a payées.

    Les sites suivants présentent des informations introductives et des photos sur chacun des mondes de notre système solaire :

    Vidéos

    Naines brunes et planètes flottantes libres : quand vous êtes trop petit pour être une étoile : https://www.youtube.com/watch?v=zXCDsb4n4KU. Une conférence non technique de Gibor Basri de l'université de Californie à Berkeley, abordant certaines des controverses concernant la signification du mot « planète » (1:32:52).

    Au pays de l'enchantement : l'histoire épique de la mission de Cassini vers Saturne : https://www.youtube.com/watch?v=Vx135n8VFxY. Une conférence publique du Dr Carolyn Porco qui se concentre principalement sur l'exploration de Saturne et de ses lunes, mais présente également une explication éloquente des raisons pour lesquelles nous explorons le système solaire (1:37:52).

    Origines du système solaire : www.pbs.org/wgbh/nova/space/o... ar-system.html. Une vidéo de PBS qui met l'accent sur les preuves provenant de météorites, racontée par Neil deGrasse Tyson (13:02).

    À l'échelle : Le système solaire : https://www.youtube.com/watch?t=84&v=zR3Igc3Rhfg. Construction d'une maquette du système solaire dans le désert du Nevada (7:06).

    Activités de groupe collaboratives

    1. Discutez et dressez une liste des raisons pour lesquelles nous, les humains, pourrions vouloir explorer les autres mondes du système solaire. Votre groupe pense-t-il que de telles missions d'exploration valent la peine d'être investies ? Pourquoi ?
    2. Votre instructeur assignera un monde à chaque groupe. Votre tâche consiste à réfléchir à ce que ce serait d'être là. (N'hésitez pas à regarder les chapitres pertinents dans le livre.) Discutez de l'endroit où nous pourrions prendre pied dans ou autour de votre planète et de ce dont nous aurions besoin pour y survivre.
    3. Dans l'article There's No Place Like Home de la Section 7.2, nous expliquons brièvement comment l'activité humaine transforme l'environnement global de notre planète. Pouvez-vous imaginer d'autres façons dont cela se produit ?
    4. Certains scientifiques ont reproché à Carl Sagan de « perdre son temps de recherche » à vulgariser l'astronomie. Dans quelle mesure pensez-vous que les scientifiques devraient consacrer leur temps à interpréter leur domaine de recherche pour le public ? Pourquoi ou pourquoi pas ? Existe-t-il des moyens pour les scientifiques qui ne sont pas aussi éloquents ou charismatiques que Carl Sagan ou Neil deGrasse Tyson de contribuer à la compréhension de la science par le public ?
    5. Votre groupe a été nommé membre d'un comité spécial de l'Union astronomique internationale chargé de suggérer des noms d'éléments (tels que des cratères, des tranchées, etc.) sur un astéroïde récemment exploré. Compte tenu de la restriction selon laquelle les personnes dont les caractéristiques sont nommées ne doivent plus être en vie, quels noms ou types de noms suggéreriez-vous ? (Gardez à l'esprit que vous n'êtes pas limité aux noms de personnes, d'ailleurs.)
    6. Un membre de votre groupe a été kidnappé par un culte religieux peu connu qui vénère les planètes. Ils ne le relâcheront que si votre groupe peut déterminer quelles planètes sont actuellement visibles dans le ciel le soir et le matin. Il vous est interdit de faire participer votre instructeur. Où et comment pourriez-vous trouver les informations dont vous avez besoin ? (Soyez aussi précis que possible. Si votre professeur vous dit que tout va bien, n'hésitez pas à répondre à cette question en utilisant les ressources en ligne ou de la bibliothèque.)
    7. Dans l'article Carl Sagan : Solar System Advocate de la section 7.1, vous avez appris que la science-fiction a contribué à éveiller et à maintenir son intérêt pour l'astronomie. L'un des membres de votre groupe s'est-il intéressé à l'astronomie à la suite d'une histoire, d'un film ou d'une émission de télévision de science-fiction ? Certaines des histoires ou des films que vous ou les membres de votre groupe avez vus se sont-ils déroulés sur les planètes de notre système solaire ? Vous souvenez-vous de certaines d'entre elles qui vous ont inspiré ? Si aucun membre du groupe n'aime la science-fiction, vous pouvez peut-être interviewer des amis ou des camarades de classe qui le sont et en faire rapport au groupe.
    8. Une liste des missions spatiales du système solaire de la NASA peut être consultée à l'adresse http://www.nasa.gov/content/solar-missions-list. Votre instructeur assignera une mission à chaque groupe. Recherchez la date de lancement et d'exécution de la mission, décrivez les objectifs de la mission, les caractéristiques de base de l'engin spatial (type d'instruments, propulseur, taille, etc.) et les leçons tirées de la mission. Si le temps le permet, chaque groupe doit présenter ses résultats au reste de la classe.
    9. Quels seraient certains des coûts ou des risques liés au développement d'une colonie humaine ou d'une base sur un autre corps planétaire ? Quelles technologies devraient être développées ? À quoi les gens devraient-ils renoncer pour vivre dans un monde différent de notre système solaire ?

    Questions de révision

    1. Vénus tourne vers l'arrière et Uranus et Pluton tournent autour d'un axe incliné presque sur le côté. D'après ce que vous avez appris sur le mouvement des petits corps dans le système solaire et à la surface des planètes, quelle pourrait être la cause de ces étranges rotations ?
    2. Quelle est la différence entre un corps différencié et un corps indifférencié, et comment cela peut-il influencer la capacité d'un corps à retenir la chaleur pendant l'âge du système solaire ?
    3. De quoi a besoin une planète pour conserver une atmosphère ? Comment l'atmosphère affecte-t-elle la surface d'une planète et la capacité de la vie à exister ?
    4. Quels types de planètes ont le plus de lunes ? D'où viennent probablement ces lunes ?
    5. Quelle est la différence entre un météore et une météorite ?
    6. Expliquez pourquoi les planètes terrestres sont rocheuses et contiennent moins de gaz que les planètes géantes.
    7. Est-ce que tous les systèmes planétaires ont la même apparence que les nôtres ?
    8. Qu'est-ce que la planétologie comparée et pourquoi est-elle utile aux astronomes ?
    9. Qu'est-ce qui a changé dans notre compréhension de la Lune et du système Lune-Terre à la suite de l'atterrissage des humains à la surface de la Lune ?
    10. Si la Terre devait être frappée par un objet extraterrestre, d'où vient-il dans le système solaire et comment connaîtrions-nous sa région d'origine ?
    11. Énumérez certaines des raisons pour lesquelles l'étude des planètes a progressé plus que toute autre branche de l'astronomie au cours des dernières décennies.
    12. Imaginez que vous soyez un agent de voyages au siècle prochain. Un milliardaire excentrique vous demande d'organiser une visite du type « Livre Guinness des records du système solaire ». Où lui diriez-vous pour trouver ce qui suit (utilisez ce chapitre et les annexes F et G) :
      1. la planète la moins dense
      2. la planète la plus dense
      3. la plus grande lune du système solaire
      4. à l'exception des planètes joviennes, la planète sur laquelle vous pèseriez le plus à sa surface (indice : le poids est directement proportionnel à la gravité de surface.)
      5. la plus petite planète
      6. la planète qui met le plus de temps à tourner
      7. la planète qui met le moins de temps à tourner
      8. la planète dont le diamètre est le plus proche de celui de la Terre
      9. la lune à l'atmosphère la plus épaisse
      10. la lune la plus dense
      11. la lune la plus massive
    13. Quelles sont les caractéristiques communes aux mondes de notre système solaire qui amènent les astronomes à croire qu'ils se sont tous formés à partir du même « nuage-mère » (nébuleuse solaire) ?
    14. Quelles sont les différences entre les planètes terrestres et géantes ? Énumérez autant de façons que vous pouvez imaginer.
    15. Pourquoi y a-t-il tant de cratères sur la Lune et si peu sur Terre ?
    16. En quoi les astéroïdes et les comètes sont-ils différents ?
    17. Comment et pourquoi la Lune de la Terre est-elle différente des plus grandes lunes des planètes géantes ?
    18. Où rechercheriez-vous les planétésimaux « originaux » qui restent de la formation de notre système solaire ?
    19. Décrivez comment nous utilisons les éléments radioactifs et leurs produits de désintégration pour déterminer l'âge d'un échantillon de roche. Est-ce nécessairement l'âge du monde entier d'où provient l'échantillon ? Expliquez.
    20. À quoi ressemblait la nébuleuse solaire ? Pourquoi le Soleil s'est-il formé en son centre ?

    Questions de réflexion

    1. Que pouvons-nous apprendre sur la formation de notre système solaire en étudiant d'autres étoiles ? Expliquez.
    2. Plus tôt dans ce chapitre, nous avons modélisé le système solaire avec la Terre à une distance d'environ un pâté de maisons du Soleil. Si vous deviez modéliser les distances du système solaire en fonction de votre taille, avec le Soleil au sommet de votre tête et Pluton à vos pieds, quelle planète se trouverait près de votre taille ? Quelle distance atteindrait la zone des planètes terrestres ?
    3. Les saisons sont le résultat de l'inclinaison de l'inclinaison axiale d'une planète par rapport à la normale du plan orbital de la planète. Par exemple, l'inclinaison de l'axe de la Terre est de 23,4° (annexe F). En utilisant uniquement des informations concernant l'inclinaison, quelles planètes pourrait-on s'attendre à avoir des cycles saisonniers similaires à ceux de la Terre, bien que de durée différente parce que les périodes orbitales autour du Soleil sont différentes ?
    4. Encore une fois, en utilisant l'annexe F, quelles planètes ne devraient pas connaître d'activité saisonnière importante ? Pourquoi ?
    5. Toujours en utilisant l'annexe F, quelles planètes devriez-vous vous attendre à connaître des saisons extrêmes ? Pourquoi ?
    6. À l'aide de certaines des ressources astronomiques de la bibliothèque de votre université ou d'Internet, trouvez cinq noms d'entités sur chacun des trois autres mondes qui portent le nom de personnes réelles. En une phrase ou deux, décrivez chacune de ces personnes et leurs contributions au progrès de la science ou de la pensée humaine.
    7. Expliquez pourquoi la planète Vénus est différenciée, alors que l'astéroïde Fraknoi, un petit membre très ennuyeux de la ceinture d'astéroïdes, ne l'est pas.
    8. Vous attendriez-vous à autant de cratères d'impact par unité de surface à la surface de Vénus qu'à la surface de Mars ? Pourquoi ou pourquoi pas ?
    9. Interrogez un échantillon de 20 personnes qui ne suivent pas de cours d'astronomie et demandez-leur si elles peuvent nommer un astronome vivant. Quel pourcentage des personnes interrogées ont pu en nommer une ? En général, les deux astronomes vivants que le public connaît aujourd'hui sont Stephen Hawking et Neil deGrasse Tyson. Pourquoi sont-ils mieux connus que la plupart des astronomes ? En quoi votre résultat aurait-il été différent si vous aviez demandé aux mêmes personnes de nommer une star de cinéma ou un joueur de basket-ball professionnel ?
    10. À l'aide de l'annexe G, complétez le tableau suivant qui décrit les caractéristiques des lunes galiléennes de Jupiter, en partant de Jupiter et en se déplaçant vers l'extérieur.
    Tableau A
    Lune Axe semi-majeur (km 3) Diamètre Densité (g/cm 3)
    Io      
    Europe      
    Ganymède      
    Callisto      

    Ce système a souvent été décrit comme un mini-système solaire. Pourquoi cela pourrait-il en être ainsi ? Si Jupiter devait représenter le Soleil et que les lunes galiléennes représentaient les planètes, quelles lunes pourraient être considérées comme étant de nature plus terrestre et lesquelles ressembleraient davantage à des géantes à gaz et à glace ? Pourquoi ? (Conseil : utilisez les valeurs de votre tableau pour expliquer votre catégorisation.)

    Se débrouiller par vous-même

    1. Calculez la densité de Jupiter. Montrez votre travail. Est-elle plus ou moins dense que la Terre ? Pourquoi ?
    2. Calculez la densité de Saturne. Montrez votre travail. Comment se compare-t-elle à la densité de l'eau ? Expliquez comment cela peut se produire.
    3. Quelle est la densité de la lune de Jupiter, Europa (voir l'annexe G pour les données sur les lunes) ? Montrez votre travail.
    4. Examinez les annexes F et G et indiquez la lune dont le diamètre correspond à la plus grande fraction du diamètre de la planète ou de la planète naine sur laquelle elle orbite.
    5. L'étoile de Barnard, la deuxième étoile la plus proche de nous, se trouve à environ 56 billions (5,6 × 10 12) km. Calculez sa distance à l'aide du modèle réduit du système solaire présenté dans Vue d'ensemble de notre système planétaire.
    6. Un noyau radioactif a une demi-vie de 5 × 10 8 ans. En supposant qu'un échantillon de roche (par exemple, dans un astéroïde) se soit solidifié juste après la formation du système solaire, quelle fraction de l'élément radioactif devrait rester dans la roche aujourd'hui ?